WO2016072436A1 - 光反応性液晶組成物、調光素子、調光素子の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a photoreactive liquid crystal composition, a light control device formed with the photoreactive liquid crystal composition, and a method for manufacturing the light control device.
- the current liquid crystal display element uses a liquid crystal alignment film that has been subjected to an alignment treatment to uniformly align the liquid crystal, except for some elements such as polymer dispersed liquid crystal (PDLC) ( Non-patent document 1).
- the alignment treatment of the liquid crystal alignment film is generally called a rubbing treatment after the liquid crystal alignment film is applied, and a method of rubbing the film surface with a roller wrapped with a cloth is used. Therefore, there is a problem that the display performance of the liquid crystal display element is deteriorated due to scratches and scraps caused by rubbing.
- this alignment process requires a number of processes including a liquid crystal alignment film forming process, a liquid crystal alignment process process, and a liquid crystal alignment film cleaning process, which complicates the manufacturing process. For this reason, if a liquid crystal cell capable of controlling the orientation of the liquid crystal without using the liquid crystal alignment film can be produced, there are significant advantages in terms of process and cost.
- PDLC creates a liquid crystal cell using a low-molecular liquid crystal mixed with a polymerizable compound that reacts with light in advance, and then polymerizes the polymerizable compound by irradiating ultraviolet rays from outside the cell to fix the liquid crystal.
- Technology since the liquid crystal alignment process is not performed in the present technology, the alignment of the liquid crystal is not controlled, and the electro-optical characteristics are insufficient to apply the element to a light control element or a display element. (For example, refer nonpatent literature 1).
- Japanese Patent Laid-Open No. 2006-201388 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-307720.
- an object of the present invention is to provide an element obtained by controlling the orientation of liquid crystal within the liquid crystal bulk without using a liquid crystal alignment film, specifically, a light control element, and / or the element.
- the object is to provide a photoreactive liquid crystal composition for production.
- the object of the present invention is to provide an element obtained by controlling the alignment of liquid crystal within the liquid crystal bulk without using a liquid crystal alignment film, specifically, dimming. It is to provide a method of manufacturing an element.
- the composition is exposed to polarized ultraviolet light, and (A) a temperature that is 50 ° C. lower than the lower limit of the temperature range in which the photoreactive polymer liquid crystal exhibits liquid crystallinity, preferably 65 By heating the composition to ⁇ 150 ° C., more preferably 70 to 120 ° C., it is preferable that (B) the low molecular liquid crystal has a predetermined orientation.
- (A) the photoreactive polymer liquid crystal may have (A-1) a photoreactive side chain that causes a photocrosslinking reaction.
- the photoreactive polymer liquid crystal has the following formulas (1) to (6): (Wherein A, B and D are each independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NH—CO—, —CH ⁇ CH—CO Represents —O— or —O—CO—CH ⁇ CH—; S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded thereto may be replaced by a halogen group; T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and a hydrogen atom bonded thereto may be replaced with a halogen group; Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring and alicyclic hydrocarbon having 5
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and combinations thereof
- the hydrogen atom bonded to each independently represents —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH—CN, a
- R May be substituted with an alkyloxy group of R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or the same definition as Y 1 ;
- X is a single bond, —COO—, —OCO—, —N ⁇ N—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ .
- X may be the same or different;
- Cou represents a coumarin-6-yl group or a coumarin-7-yl group, and the hydrogen atoms bonded thereto are independently —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH— May be substituted with CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms; one of q1 and q2 is 1 and the other is 0; q3 is 0 or 1; P and Q are each independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and combinations thereof.
- the photoreactive polymer liquid crystal has the following formulas (7) to (10): (Wherein A, B and D are each independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NH—CO—, —CH ⁇ CH—CO Represents —O— or —O—CO—CH ⁇ CH—; Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from those substituents.
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- —NO 2 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- —CN is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- —NO 2 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- —CN is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- X is a single bond, —COO—, —OCO—, —N ⁇ N—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ .
- the hydrogen atom bonded to each independently represents —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH—CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or 1 to 5 carbon atoms.
- an alkyloxy group of R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or the same definition as Y 1 ) It is preferable to have any one photoreactive side chain selected from the group consisting of:
- the photoreactive polymer liquid crystal has the following formulas (11) to (13): (Wherein A is independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NH—CO—, —CH ⁇ CH—CO—O—) Or represents —O—CO—CH ⁇ CH—; X is a single bond, —COO—, —OCO—, —N ⁇ N—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ .
- X When CH is 2 and the number of X is 2, X may be the same or different; l represents an integer of 1 to 12, m represents an integer of 0 to 2, and m1 represents an integer of 1 to 3; R represents a ring selected from a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or a phase selected from those substituents. Each of the hydrogen atoms bonded to them is independently —COOR 0 (wherein R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5).
- the photoreactive polymer liquid crystal has the following formula (14) or (15) (Wherein each A is independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NH—CO—, —CH ⁇ CH—CO—O—, Or represents —O—CO—CH ⁇ CH—;
- Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from those substituents.
- the photoreactive polymer liquid crystal has the following formula (16) or (17) (where A is a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, Represents —NH—CO—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ CH—; X is a single bond, —COO—, —OCO—, —N ⁇ N—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ .
- CH is 2 and the number of X is 2, X may be the same or different; l represents an integer of 1 to 12, and m represents an integer of 0 to 2) It is good to have the photoreactive side chain represented by these.
- the photoreactive polymer liquid crystal has the following formula (20) (where A is a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NH—). Represents CO—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ CH—; Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from those substituents.
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- —NO 2 —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH—CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group
- X is a single bond, —COO—, —OCO—, —N ⁇ N—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ .
- CH is 2 and the number of X is 2, X may be the same or different; 1 represents an integer of 1 to 12, and m represents an integer of 0 to 2).
- the step [III] is preferably performed during the step [II].
- the step [III] is preferably performed after the step [II].
- the weight ratio of (A) photoreactive polymer liquid crystal to (B) low molecular liquid crystal ((A) photoreactive polymer liquid crystal: (B) The low-molecular liquid crystal) is preferably 3:97 to 20:80, preferably 4:96 to 15:85, more preferably 5:95 to 13:87.
- (A) the photoreactive polymer liquid crystal may have (A-1) a photoreactive side chain that causes a photocrosslinking reaction.
- the photoreactive polymer liquid crystal may have the above formulas (1) to (6) (where A, B, D, S, T, Y 1 , Y 2 , R, X, Cou, q1, q2, q3, P, Q, l1, l2, H and I have the same definition as above, and any one light selected from the group consisting of It may have reactive side chains.
- the photoreactive polymer liquid crystal may have the above formulas (7) to (10) (where A, B, D, Y 1 , X , L, m, m1, m2, n, Y 2 and R preferably have any one photoreactive side chain selected from the group consisting of:
- the photoreactive polymer liquid crystal may have the above formulas (11) to (13) (where A, X, l, m, m1, and R preferably has any one photoreactive side chain selected from the group consisting of: ⁇ 21>
- the photoreactive polymer liquid crystal is represented by the above formula (14) or (15) (where A, Y 1 , l, m1, and m2 Preferably have a photoreactive side chain having the same definition as above.
- the photoreactive polymer liquid crystal has the above formula (16) or (17) (wherein A, X, l and m are the same as those described above). It has a photoreactive side chain represented by the same definition.
- the photoreactive polymer liquid crystal has the above formula (20) (where A, Y 1 , X, l, and m are It may have a photoreactive side chain represented by the same definition).
- an element obtained by controlling the alignment of liquid crystal in a liquid crystal bulk without using a liquid crystal alignment film specifically a light control element, and / or for producing the element.
- a photoreactive liquid crystal composition can be provided.
- an element obtained by controlling the orientation of the liquid crystal in the liquid crystal bulk without using a liquid crystal alignment film, specifically, a light control element is provided.
- a method of manufacturing can be provided.
- FIG. 2 An example of the ultraviolet irradiation device for manufacturing the light control element of this invention is shown.
- FIG. 2 the results of measuring the transmitted light intensity (vertical axis) when the liquid crystal cells of Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 were rotated (horizontal axis: angle) are shown.
- FIG. 2 the results of measuring the transmitted light intensity (vertical axis) when the liquid crystal cells of Example 2, Comparative Example 4 and Comparative Example 5 were rotated (horizontal axis: angle) are shown.
- the present application relates to an element obtained by controlling the orientation of liquid crystal in a liquid crystal bulk without using a liquid crystal alignment film, specifically a light control element, and / or a photoreactive liquid crystal composition for producing the element. Offer things.
- the present application provides a method for manufacturing an element, specifically a light control element, obtained by controlling the alignment of liquid crystal within a liquid crystal bulk without using a liquid crystal alignment film.
- a photoreactive liquid crystal composition, an element obtained by the composition, specifically a light control element, and a method for producing the element will be described.
- the photoreactive liquid crystal composition of the present invention comprises a photoreactive side chain that generates at least one reaction selected from the group consisting of (A) (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. And (B) a low-molecular liquid crystal.
- the photoreactive liquid crystal composition of the present invention comprises (A) a photoreactive polymer liquid crystal; and (B) a low molecular liquid crystal; so that the properties of (A) and (B) do not change. It may consist essentially of only (A) and (B) with other components.
- the photoreactive liquid crystal composition of the present invention may have other components in addition to (A) or (B).
- (B) Low molecular liquid crystal As the low molecular liquid crystal (B) contained in the photoreactive liquid crystal composition of the present invention, nematic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal and the like conventionally used for liquid crystal display elements can be used as they are. Specifically, (B) as low-molecular liquid crystals, cyanobiphenyls such as 4-cyano-4′-n-pentylbiphenyl and 4-cyano-4′-n-feptyloxybiphenyl; cholesteryl acetate, cholesteryl benzoate, etc.
- cyanobiphenyls such as 4-cyano-4′-n-pentylbiphenyl and 4-cyano-4′-n-feptyloxybiphenyl
- cholesteryl acetate, cholesteryl benzoate etc.
- the (A) photoreactive polymer liquid crystal (hereinafter sometimes simply referred to as “(A) component”) contained in the photoreactive liquid crystal composition of the present invention comprises (A-1) photocrosslinking, and (A-2) There is no particular limitation as long as it has a photoreactive side chain that generates at least one reaction selected from the group consisting of photoisomerization.
- photoreactivity refers to a property that causes either (A-1) photocrosslinking or (A-2) photoisomerization reaction; and both reactions.
- the component (A) preferably has (A-1) a side chain that causes a photocrosslinking reaction.
- the component (A) is i) a polymer that exhibits liquid crystallinity in a predetermined temperature range, and is a polymer having a photoreactive side chain.
- the component (A) preferably reacts with light in the wavelength range of 250 nm to 400 nm and exhibits liquid crystallinity in the temperature range of 50 to 300 ° C.
- the component (A) preferably has iii) a photoreactive side chain that reacts with light in the wavelength range of 250 nm to 400 nm, particularly polarized ultraviolet rays.
- the component (A) preferably has a mesogenic group because iv) exhibits liquid crystallinity in the temperature range of 50 to 300 ° C.
- the weight ratio of (A) photoreactive polymer liquid crystal to (B) low molecular liquid crystal is 3:97 to 20:80, preferably 4:96 to 15:85, more preferably 5:95 to 13:87.
- the component (A) has a photoreactive side chain having photoreactivity as described above.
- the structure of the side chain is not particularly limited, but has a structure that causes the reaction shown in the above (A-1) and / or (A-2), and (A-1) has a structure that causes a photocrosslinking reaction. Is preferred.
- (A-1) A structure that causes a photocrosslinking reaction is preferable in that the orientation of the component (A) can be stably maintained for a long time even if the structure after the reaction is exposed to external stress such as heat.
- mesogenic component examples include, but are not limited to, a biphenyl group, a terphenyl group, a phenylcyclohexyl group, a phenylbenzoate group, and an azobenzene group.
- the side chain of the component (A) is preferably a side chain composed of at least one of the following formulas (1) to (6).
- A, B, and D are each independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NH—CO—, —CH ⁇ CH—CO—.
- S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded thereto may be replaced by a halogen group;
- T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and a hydrogen atom bonded thereto may be replaced with a halogen group;
- Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from those substituents.
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 represents an alkyl group
- Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and combinations thereof
- the hydrogen atom bonded to each independently represents —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH—CN, a
- R May be substituted with an alkyloxy group of R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or the same definition as Y 1 ;
- X is a single bond, —COO—, —OCO—, —N ⁇ N—, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CH ⁇ CH—CO—O—, or —O—CO—CH ⁇ .
- X may be the same or different;
- Cou represents a coumarin-6-yl group or a coumarin-7-yl group, and the hydrogen atoms bonded thereto are independently —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH— May be substituted with CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms; one of q1 and q2 is 1 and the other is 0; q3 is 0 or 1; P and Q are each independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and combinations thereof.
- P or Q on the side to which —CH ⁇ CH— is bonded is an aromatic ring;
- the Ps may be the same or different, and when the number of Q is 2 or more, the Qs may be the same or different;
- l1 is 0 or 1;
- l2 is an integer from 0 to 2; when l1 and l2 are both 0,
- A represents a single bond when T is a single bond; when l1 is 1, B represents a single bond when T is a single bond;
- H and I are each independently a group selected from a divalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and combinations thereof.
- the side chain may be any one photoreactive side chain selected from the group consisting of the following formulas (7) to (10).
- the side chain may be any one photoreactive side chain selected from the group consisting of the following formulas (11) to (13).
- A, X, l, m, m1 and R have the same definition as above.
- the side chain may be a photoreactive side chain represented by the following formula (14) or (15).
- A, Y 1 , l, m1 and m2 have the same definition as above.
- the side chain may be a photoreactive side chain represented by the following formula (16) or (17).
- A, X, l and m have the same definition as above.
- the side chain may be a photoreactive side chain represented by the following formula (20).
- A, Y 1 , X, l and m have the same definition as above.
- the component (A) may have any one liquid crystalline side chain selected from the group consisting of the following formulas (21) to (31).
- the component (A) is represented by the following formulas (21) to (21) It is preferable to have any one liquid crystalline side chain selected from the group consisting of 31).
- Y 3 is a group selected from the group consisting of a monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, nitrogen-containing heterocycle, alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and combinations thereof.
- each hydrogen atom bonded thereto may be independently substituted with —NO 2 , —CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
- R 3 is a hydrogen atom, —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C (CN) 2 , —CH ⁇ CH—CN, halogen group, monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, nitrogen-containing Represents a heterocyclic ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms; l represents an integer of 1 to 12, m represents an integer of 0 to 2, provided that in formulas (23) to (24), the sum of all m is 2 or more, and formulas (25) to (26 ), The sum of all m is 1
- the component (A) is a copolymer of the photoreactive side chain monomer having the photoreactive side chain and, in some cases, copolymerizing the photoreactive side chain monomer and the monomer having the liquid crystalline side chain. Can be obtained.
- the photoreactive side chain monomer refers to a monomer that can form a polymer having a photoreactive side chain at the side chain portion of the polymer when the polymer is formed.
- the photoreactive group possessed by the side chain the following structures and derivatives thereof are preferred.
- the photoreactive side chain monomer examples include hydrocarbon, (meth) acrylate, itaconate, fumarate, maleate, ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, norbornene and other radical polymerizable groups And a polymerizable group composed of at least one selected from the group consisting of siloxane and a photoreactive side chain composed of at least one of the above formulas (1) to (6), preferably, for example, the above formula ( A photoreactive side chain consisting of at least one of 7) to (10), a photoreactive side chain consisting of at least one of the above formulas (11) to (13), represented by the above formula (14) or (15)
- the photoreactive side chain is preferably a structure having a photoreactive side chain represented by the above formula (16) or (17) and a photoreactive side chain represented by the above formula (20).
- Examples of the photoreactive side chain monomer include the following formulas PRM-1 to PRM-11 (wherein n represents an integer of 1 to 6, m represents an integer of 0 to 4, and X represents a hydrogen atom or a methyl group)
- R represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, or a nitro group
- R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom , A straight-chain or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a halogen atom
- p is an integer of 1 to 4, but is not limited thereto. .
- the liquid crystal side chain monomer means a monomer in which a polymer derived from the monomer exhibits liquid crystallinity and the polymer can form a mesogenic group at a side chain site. Even if the side chain has a mesogenic group such as biphenyl or phenylbenzoate alone, or a group that forms a mesogen structure by hydrogen bonding between side chains such as benzoic acid. Good. As the mesogenic group that the side chain has, the following structure is preferable.
- liquid crystalline side chain monomers include hydrocarbon, (meth) acrylate, itaconate, fumarate, maleate, ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, norbornene and other radical polymerizable groups
- a structure having a polymerizable group composed of at least one selected from the group consisting of siloxanes and a side chain composed of at least one of the above formulas (21) to (31) is preferable.
- liquid crystalline side chain monomer for example, the following formulas LCM-1 to LCM-9 (wherein n represents an integer of 1 to 6, X represents a hydrogen atom or a methyl group, R 4 , R 6 and R 61 to R 63 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, or a nitro group, and R 5 represents a hydrogen atom. , Represents a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), but is not limited thereto.
- the component (A) can be obtained by the polymerization reaction of the above-described photoreactive side chain monomer that exhibits liquid crystallinity. Further, it can be obtained by copolymerization of a photoreactive side chain monomer that does not exhibit liquid crystallinity and a liquid crystalline side chain monomer, or by copolymerization of a photoreactive side chain monomer that exhibits liquid crystallinity and a liquid crystalline side chain monomer. it can. Furthermore, it can be copolymerized with other monomers as long as the liquid crystallinity is not impaired.
- Examples of other monomers include industrially available monomers capable of radical polymerization reaction. Specific examples of the other monomer include unsaturated carboxylic acid, acrylic ester compound, methacrylic ester compound, maleimide compound, acrylonitrile, maleic anhydride, styrene compound and vinyl compound.
- the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid and the like.
- the acrylic ester compound include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl acrylate, anthryl methyl acrylate, phenyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, tert-butyl.
- methacrylic acid ester compound examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, benzyl methacrylate, naphthyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, phenyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tert-butyl.
- (Meth) acrylate compounds having a cyclic ether group such as glycidyl (meth) acrylate, (3-methyl-3-oxetanyl) methyl (meth) acrylate, and (3-ethyl-3-oxetanyl) methyl (meth) acrylate are also used. be able to.
- Examples of the vinyl compound include vinyl ether, methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, and propyl vinyl ether.
- Examples of the styrene compound include styrene, methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like.
- Examples of maleimide compounds include maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-cyclohexylmaleimide.
- the production method of the side chain polymer of the present embodiment is not particularly limited, and a general-purpose method that is handled industrially can be used. Specifically, it can be produced by cationic polymerization, radical polymerization, or anionic polymerization using a vinyl group of a liquid crystalline side chain monomer or photoreactive side chain monomer. Among these, radical polymerization is particularly preferable from the viewpoint of ease of reaction control.
- RAFT reversible addition-cleavage chain transfer
- a radical thermal polymerization initiator is a compound that generates radicals when heated to a decomposition temperature or higher.
- radical thermal polymerization initiators include ketone peroxides (methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, etc.), diacyl peroxides (acetyl peroxide, benzoyl peroxide, etc.), hydroperoxides (peroxidation).
- the radical photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is a compound that initiates radical polymerization by light irradiation.
- examples of such radical photopolymerization initiators include benzophenone, Michler's ketone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, xanthone, thioxanthone, isopropylxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-ethylanthraquinone, acetophenone, 2-hydroxy -2-methylpropiophenone, 2-hydroxy-2-methyl-4'-isopropylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, isopropyl benzoin ether, isobutyl benzoin ether, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2 -Dimethoxy-2-phenylacetophenone, camphorquinone, benzanthrone, 2-methyl-1- [4- (
- the radical polymerization method is not particularly limited, and an emulsion polymerization method, suspension polymerization method, dispersion polymerization method, precipitation polymerization method, bulk polymerization method, solution polymerization method and the like can be used.
- the organic solvent used in the (A) component generation reaction is not particularly limited as long as the generated polymer is soluble. Specific examples are given below.
- organic solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if it is a solvent which does not dissolve the polymer
- the polymerization temperature at the time of radical polymerization can be selected from any temperature of 30 ° C. to 150 ° C., but is preferably in the range of 50 ° C. to 100 ° C.
- the reaction can be carried out at any concentration, but if the concentration is too low, it is difficult to obtain a high molecular weight polymer, and if the concentration is too high, the viscosity of the reaction solution becomes too high and uniform stirring is difficult. Therefore, the monomer concentration is preferably 1% by mass to 50% by mass, more preferably 5% by mass to 30% by mass.
- the initial stage of the reaction is carried out at a high concentration, and then an organic solvent can be added.
- the molecular weight of the obtained polymer is decreased when the ratio of the radical polymerization initiator is large relative to the monomer, and the molecular weight of the obtained polymer is increased when the ratio is small, the ratio of the radical initiator is
- the content is preferably 0.1 mol% to 10 mol% with respect to the monomer to be polymerized. Further, various monomer components, solvents, initiators and the like can be added during the polymerization.
- the reaction solution is preferably put into a poor solvent.
- the poor solvent used for precipitation include methanol, acetone, hexane, heptane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, benzene, diethyl ether, methyl ethyl ether, and water.
- the polymer deposited in a poor solvent and precipitated can be recovered by filtration and then dried at normal temperature or under reduced pressure at room temperature or by heating.
- the polymer collected by precipitation is redissolved in an organic solvent and reprecipitation and collection is repeated 2 to 10 times, impurities in the polymer can be reduced.
- the poor solvent at this time include alcohols, ketones, hydrocarbons and the like, and it is preferable to use three or more kinds of poor solvents selected from these because purification efficiency is further improved.
- the weight average molecular weight measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) method is preferably 2000 to 1000000, more preferably 5000 to 200000.
- the photoreactive liquid crystal composition of the present invention may have other components in addition to the component (A) or the component (B).
- an antioxidant such as hindered amines and hindered phenols or one Examples thereof include a polymerizable compound having a photopolymerizable or photocrosslinkable group at the terminal.
- the polymerizable compound include the following compounds (wherein V is represented by a single bond or —R 8 O—, preferably —R 8 O—, and R 8 has 1 to 10 carbon atoms, Preferably, it represents a linear or branched alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, W is represented by a single bond or —OR 9 —, preferably —OR 9 —, and R 9 has 1 to 10 carbon atoms, preferably Represents a linear or branched alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and V and W may be the same or different, but can be easily synthesized if they are the same R 7 represents H or a carbon number 1 to 4 alkyl groups), but is not limited thereto.
- This application also provides the light control element obtained by said photoreactive liquid-crystal composition, and the manufacturing method of this element.
- the element of the present invention is formed having a liquid crystal cell having the above-described photoreactive liquid crystal composition.
- the element of the present invention can be formed by filling a liquid crystal cell with the above-mentioned photoreactive liquid crystal composition.
- the device of the present invention can be manufactured by the following steps. [I] (A) (A-1) a photoreactive polymer liquid crystal having a photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization; And (B) filling a space formed between two transparent substrates arranged in parallel to each other with a photoreactive liquid crystal composition having a low-molecular liquid crystal; and forming a liquid crystal cell; and [II] [ A step of irradiating the liquid crystal cell obtained in I] with polarized ultraviolet light from any one of the two transparent substrates;
- the element of the present invention specifically, the light control element can be formed.
- the step [I] is a step of forming a liquid crystal cell by filling the above-mentioned photoreactive liquid crystal composition in a space formed between transparent substrates at least on the side irradiated with ultraviolet rays arranged in parallel and spaced apart. is there.
- the liquid crystal cell is formed by forming a space by arranging two transparent substrates apart from each other in parallel and filling the space with the photoreactive composition described above.
- the substrate for example, glass; plastic such as acrylic or polycarbonate, etc. can be used.
- the substrate may have flexibility depending on the element to be formed.
- the substrate is formed with various films on the space side, such as films formed from polyvinyl alcohol, polyether, polyethylene, PET, polyamide, polyimide, acrylic, polycarbonate, polyurea, etc. Also good.
- membrane used here is good to show
- the (A) photoreactive polymer liquid crystal is preferably disposed in a liquid crystal cell.
- the photoreactive polymer liquid crystal is encapsulated in the liquid crystal cell as a composition with (B) a low molecular liquid crystal
- (A) the molecular long axis of the photoreactive polymer liquid crystal is in the liquid crystal cell.
- the low-molecular liquid crystal is also preferably arranged in the desired state in the liquid crystal cell. That is, (A) In order to cause a photoreaction of the photoreactive polymer liquid crystal sufficiently, the direction of incident light of polarized ultraviolet light is perpendicular to the direction of the molecular long axis of (A) photoreactive polymer liquid crystal.
- the polarized ultraviolet light it is preferable to expose the polarized ultraviolet light so that
- the molecular major axes of both (A) the photoreactive polymer liquid crystal and (B) the low molecular liquid crystal in the photoreactive composition are the substrate surface.
- the film of the substrate is not limited to a material as long as it is such a film.
- the step [II] is a step of irradiating the liquid crystal cell obtained in [I] with polarized ultraviolet rays. Since the polarized ultraviolet rays are irradiated from the outside of one of the two transparent substrates, the transparent substrate is a substrate that transmits the polarized ultraviolet rays as described above. Although polarized ultraviolet rays depend on the element to be formed, ultraviolet rays having a wavelength in the range of 100 nm to 400 nm can be used. Preferably, the optimum wavelength is selected through a filter or the like depending on the type of coating film to be used.
- ultraviolet light having a wavelength in the range of 290 nm to 400 nm can be selected and used so that the photocrosslinking reaction can be selectively induced.
- the ultraviolet light for example, light emitted from a high-pressure mercury lamp can be used.
- the following mechanism occurs in the liquid crystal cell when irradiated with polarized ultraviolet rays. That is, the (A) photoreactive polymer liquid crystal in the liquid crystal cell has an orientation corresponding to the polarized ultraviolet light. Further, (B) the low molecular liquid crystal is aligned according to the alignment of (A) the photoreactive polymer liquid crystal. Thereby, (A) photoreactive polymer liquid crystal and (B) low molecular liquid crystal have orientation according to polarized ultraviolet rays.
- (A) Photoreactivity A step of heating the liquid crystal cell to a temperature that is 50 ° C. lower than the lower limit of the temperature range in which the polymer liquid crystal exhibits liquid crystallinity.
- the heating can be performed together with the exposure to polarized ultraviolet rays and / or the heating can be performed after the exposure to polarized ultraviolet rays.
- the heating is (A) a temperature (Tx ⁇ 50) ° C.
- Tx lower than the lower limit (Tx) of the temperature range in which the photoreactive polymer liquid crystal exhibits liquid crystallinity (Tx ⁇ 50) ° C. or higher, preferably Is carried out at 65 to 150 ° C, more preferably 70 to 120 ° C.
- the “light control element” refers to an element that controls transmission / non-transmission of light from the back side by driving liquid crystal with controlled orientation by applying voltage, such as a display (display element) or Includes light control film (glass) for windows.
- Example 1 After adding 5 parts by weight of the photoreactive polymer liquid crystal represented by the following formula P6CB to 95 parts by weight of a low molecular liquid crystal (E7) manufactured by Merck Co. represented by the following formula E7, the mixture was stirred at 180 ° C. for 20 minutes. A photoreactive liquid crystal composition was obtained.
- liquid crystal cell A1 was produced by encapsulating the photoreactive liquid crystal composition in 2 ⁇ m gap parallel plate cells composed of glass substrates with ITO on both sides of the substrate.
- the obtained liquid crystal cell A1 was exposed to polarized ultraviolet rays while being heated to 80 ° C., thereby forming a liquid crystal cell B1 in which the alignment of the liquid crystal was controlled.
- the photoreactive polymer liquid crystal represented by the formula P6CB exhibited liquid crystallinity at 115 ° C. or higher.
- linearly polarized light having a wavelength of 313 nm (22 mW / cm 2 ) is set to an exposure amount of 2 J / cm 2.
- the temperature during exposure was controlled using a temperature controller manufactured by INSTEC.
- the uniform exposure apparatus 1 in FIG. 1 has a UV light emitting section 2 that uniformly emits UV light over the entire light emitting surface, a polarizer 3 provided below the light emitting section, and a sample stage on which a sample 4 is placed. 5 Further, the temperature controller 6 between the sample 4 and the sample stage 5 can heat the sample during the exposure and / or heat the sample after the exposure via the temperature controller 6. Be placed.
- the 2 includes a He—Ne laser 12, a polarizer 13, an analyzer 14, and a power meter 15.
- the laser irradiated from the He—Ne laser 12 is a polarizer 13, an analyzer. 14 and power meter 15 are arranged in order. Further, the polarizer 13 and the analyzer 14 are arranged in a crossed Nicols state.
- the sample 16 is disposed between the polarizer 13 and the analyzer 14, and the transmitted light intensity when the sample 16 is rotated is detected by the power meter 15.
- Example 2 A liquid crystal cell A1 was prepared in the same manner as in Example 1. After the liquid crystal cell A1 was exposed to ultraviolet light polarized at room temperature, the liquid crystal cell was heated at 80 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal cell B2 in which the alignment of the liquid crystal was controlled. The obtained liquid crystal cell B2 was subjected to the experiment shown in FIG. 2 and the observation with a polarizing microscope in the same manner as in Example 1 to observe the alignment state of the low molecular liquid crystals (Table 1).
- FIG. 4 shows the measurement results of the experiment shown in FIG. 2 for the liquid crystal cell B2. From FIG. 4, it was found that the liquid crystal in the liquid crystal cell B2 was uniaxially aligned.
- Example 1 A liquid crystal cell CE1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition sealed in the parallel plate cell was only E7, and the liquid crystal cell CE1 was subjected to polarized light exposure in the same manner as in Example 1 and the transmitted light intensity was measured. did. As a result, even if the temperature of the heating performed together with the polarization exposure was changed, the angle dependency of the transmitted light intensity was not observed. Further, as a result of observation with a polarizing microscope, the alignment of the liquid crystal could not be confirmed.
- Example 2 A liquid crystal cell A1 was prepared in the same manner as in Example 1.
- the liquid crystal cell A1 was exposed to polarized ultraviolet rays while being heated at 30 ° C. to form a liquid crystal cell CE2.
- the obtained liquid crystal cell CE2 was subjected to the experiment shown in FIG. 2 and the observation with a polarizing microscope in the same manner as in Example 1 to observe the alignment state of the low molecular liquid crystals (Table 1, FIG. 3).
- the angle dependency of the transmitted light intensity was small, and sufficient uniaxial alignment of the liquid crystal could not be confirmed. Further, as a result of observation with a polarizing microscope, the alignment of the liquid crystal was insufficient.
- Example 3 A liquid crystal cell A1 was prepared in the same manner as in Example 1. The liquid crystal cell A1 was exposed to polarized ultraviolet rays while being heated at 50 ° C. to form a liquid crystal cell CE3. The obtained liquid crystal cell CE3 was subjected to the experiment shown in FIG. 2 and the observation with a polarizing microscope in the same manner as in Example 1 for the alignment state of the low molecular liquid crystals (Table 1, FIG. 3). As a result, the angle dependency of the transmitted light intensity was small, and sufficient uniaxial alignment of the liquid crystal could not be confirmed. Further, as a result of observation with a polarizing microscope, the alignment of the liquid crystal was insufficient.
- Example 4 A liquid crystal cell A1 was prepared in the same manner as in Example 1. After the liquid crystal cell A1 was exposed to ultraviolet light polarized at room temperature, the liquid crystal cell was heated at 30 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal cell CE4. The obtained liquid crystal cell CE4 was subjected to the experiment shown in FIG. 2 and the observation with a polarizing microscope in the same manner as in Example 1 for the alignment state of the low molecular liquid crystals (Table 1, FIG. 4). As a result, the angle dependency of the transmitted light intensity was small, and sufficient uniaxial alignment of the liquid crystal could not be confirmed. Further, as a result of observation with a polarizing microscope, the alignment of the liquid crystal was insufficient.
- Example 5 A liquid crystal cell A1 was prepared in the same manner as in Example 1. After exposing the liquid crystal cell A1 to ultraviolet light polarized at room temperature, the liquid crystal cell was heated at 50 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal cell CE5. The obtained liquid crystal cell CE5 was subjected to the experiment shown in FIG. 2 and the observation with a polarizing microscope in the same manner as in Example 1 to observe the alignment state of the low molecular liquid crystals (Table 1, FIG. 4). As a result, the angle dependency of the transmitted light intensity was small, and sufficient uniaxial alignment of the liquid crystal could not be confirmed. Further, as a result of observation with a polarizing microscope, the alignment of the liquid crystal was insufficient.
- the liquid crystal compositions of Examples 1 and 2 having the liquid crystal composition of the present invention that is, (A) a photoreactive polymer liquid crystal; and (B) a low molecular liquid crystal. While having photoreactivity, it was found that the liquid crystal composition of Comparative Example 1 did not exhibit photoreactivity. In addition, it was found that by using the liquid crystal composition of Example 1, a liquid crystal cell in which liquid crystals were uniaxially aligned could be produced. Further, comparing Examples 1 and 2 with Comparative Examples 2 to 5, it was found that by having a predetermined heating step, a liquid crystal cell in which liquid crystals were uniaxially aligned could be produced.
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Abstract
Description
そのため、該液晶配向膜を用いずに、液晶の配向性が制御できる液晶セルが作製できるとプロセス面及びコスト面で大きなメリットとなる。
また、上記目的に加えて、又は上記目的以外に、本発明の目的は、液晶配向膜を用いずに、液晶の配向性を液晶バルク内で制御して得られる素子、具体的には調光素子を製造する方法を提供することにある。
<1> (A) (A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;を有する光反応性液晶組成物であって、
(A)光反応性高分子液晶と(B)低分子液晶との重量比((A)光反応性高分子液晶:(B)低分子液晶)が、3:97~20:80、好ましくは4:96~15:85、より好ましくは5:95~13:87である、上記光反応性液晶組成物。
該組成物を偏光紫外線に露光し、且つ(A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値より50℃低い温度以上、好ましくは65~150℃、より好ましくは70~120℃に該組成物を加熱することにより、(B)低分子液晶が所定の配向性を有する、上記光反応性液晶組成物。
<3> 上記<1>において、該組成物を偏光紫外線に露光し、且つ(A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値より50℃低い温度以上、好ましくは65~150℃、より好ましくは70~120℃に該組成物を加熱することにより、(B)低分子液晶が所定の配向性を有するのがよい。
<4> 上記<1>~<3>のいずれかにおいて、(A)光反応性高分子液晶が、(A-1)光架橋反応を生じる光反応性側鎖を有するのがよい。
(A)光反応性高分子液晶が、下記式(1)~(6)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有するのがよい。
(A)光反応性高分子液晶が、下記式(7)~(10)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有するのがよい。
(A)光反応性高分子液晶が、下記式(11)~(13)
(式中、Aは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表し、m1は1~3の整数を表す;
Rは、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数1~6のアルコキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有するのがよい。
(A)光反応性高分子液晶が、下記式(14)又は(15)
(式中、Aはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
(A)光反応性高分子液晶が、下記式(16)又は(17)(式中、Aは単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
(A)光反応性高分子液晶が、下記式(20)(式中、Aは、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
<12> 上記<1>~<10>のいずれかの光反応性液晶組成物を有する液晶セルを有して形成される調光素子であって、前記液晶セル内で(B)低分子液晶が所定の配向性を有する、前記素子。
[II] [I]で得られた液晶セルに、前記2枚の透明基体のいずれか一方から、偏光した紫外線を照射する工程;及び
[III] (A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値より50℃低い温度以上、好ましくは65~150℃、より好ましくは70~120℃に液晶セルを加熱する工程;
を有することにより、液晶セル内で(B)低分子液晶が所定の配向性を有する調光素子が形成される、調光素子の製造方法。
<15> 上記<13>又は<14>において、[III]工程を[II]工程後に行うのがよい。
<17> 上記<13>~<16>のいずれかにおいて、(A)光反応性高分子液晶が、(A-1)光架橋反応を生じる光反応性側鎖を有するのがよい。
<19> 上記<13>~<18>のいずれかにおいて、(A)光反応性高分子液晶が、上記式(7)~(10)(式中、A、B、D、Y1、X、l、m、m1、m2、n、Y2及びRは、上述と同じ定義を有する)からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有するのがよい。
<21> 上記<13>~<18>のいずれかにおいて、(A)光反応性高分子液晶が、上記式(14)又は(15)(式中、A、Y1、l、m1及びm2は、上述と同じ定義を有する)で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
<23> 上記<13>~<18>のいずれかにおいて、(A)光反応性高分子液晶が、上記式(20)(式中、A、Y1、X、l及びmは、上述と同じ定義を有する)で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
また、上記効果に加えて、又は上記効果以外に、本発明により、液晶配向膜を用いずに、液晶の配向性を液晶バルク内で制御して得られる素子、具体的には調光素子を製造する方法を提供することができる。
また、本願は、液晶配向膜を用いずに、液晶の配向性を液晶バルク内で制御して得られる素子、具体的には調光素子を製造する方法を提供する。
以下、光反応性液晶組成物、該組成物によって得られる素子、具体的には調光素子、該素子の製造方法を説明する。
本発明の光反応性液晶組成物は、(A) (A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;を有する。
本発明の光反応性液晶組成物は、(A)光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;のみからなっても、該(A)及び(B)の性質が変化しない程度のその他の成分を有する(A)及び(B)のみから本質的になってもよい。また、本発明の光反応性液晶組成物は、(A)又は(B)以外に、その他の成分を有してもよい。
本発明の光反応性液晶組成物に含まれる(B)低分子液晶は、従来、液晶表示素子などに用いられているネマチック液晶や強誘電性液晶などをそのまま用いることができる。
具体的には、(B)低分子液晶として、4-シアノ-4’-n-ペンチルビフェニル、4-シアノ-4’-n-フェプチロキシビフェニル等のシアノビフェニル類;コレステリルアセテート、コレステリルベンゾエート等のコレステリルエステル類;4-カ ルボキシフェニルエチルカーボネート、4-カルボキシフェニル-n-ブチルカーボネート等の炭酸エステル類;安息香酸フェニルエステル、フタル酸ビフェニ ルエステル等のフェニルエステル類;ベンジリデン-2-ナフチルアミン、4’-n-ブトキシベンジリデン-4-アセチルアニリン等のシッフ塩基類;N,N’-ビスベンジリデンベンジジン、p-ジアニスアルベンジジン等のベンジジン類;4,4’-アゾキシジアニソール、4,4’-ジ-n-ブトキシ アゾキシベンゼン等のアゾキシベンゼン類;以下に具体的に示すフェニルシクロヘキシル系、ターフェニル系、フェニルビシクロヘキシル系などの液晶;などを挙げることができるがこれらに限定されない。
本発明の光反応性液晶組成物に含まれる、(A) 光反応性高分子液晶(以降、単に「(A)成分」と略記する場合がある)は、(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有すれば、特に限定されない。
本明細書において光反応性とは、(A-1)光架橋、又は(A-2)光異性化、のいずれかの反応;及び双方の反応;を生じる性質をいう。
(A)成分は、好ましくは(A-1)光架橋反応を生じる側鎖を有するのがよい。
(A)成分は、ii)250nm~400nmの波長範囲の光で反応し、かつ50~300℃の温度範囲で液晶性を示すのがよい。
(A)成分は、iii)250nm~400nmの波長範囲の光、特に偏光紫外線に反応する光反応性側鎖を有することが好ましい。
(A)成分は、iv)50~300℃の温度範囲で液晶性を示すためメソゲン基を有することが好ましい。
(A):(B)における(A)の比率が、上記範囲であると、i)液晶を配向させるために必要な配向性基の量が確保できる、ii)均一な液晶配向を得ることができる、iii)光反応性高分子液晶(A)が偏光紫外線で反応した後の高分子マトリックスの密度が所望の値となる、iv)電圧を印可した際の低分子液晶(B)が所望の応答を行う、などの点で良い。
(A)成分の側鎖の構造は、剛直なメソゲン成分を有する方が、液晶の配向が安定するため、好ましい。
また、(A)成分の側鎖として、下記式(1)~(6)の少なくとも1種からなる側鎖であるのが好ましい。
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。
式中、A、B、D、Y1、X、Y2、及びRは、上記と同じ定義を有する;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す。
式中、A、X、l、m、m1及びRは、上記と同じ定義を有する。
式中、A、Y1、l、m1及びm2は上記と同じ定義を有する。
式中、A、X、l及びmは、上記と同じ定義を有する。
式中、A、Y1、X、l及びmは上記と同じ定義を有する。
式中、A、B、q1及びq2は上記と同じ定義を有する;
Y3は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、及び炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
R3は、水素原子、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、炭素数1~12のアルキル基、又は炭素数1~12のアルコキシ基を表す;
lは1~12の整数を表し、mは0から2の整数を表し、但し、式(23)~(24)において、全てのmの合計は2以上であり、式(25)~(26)において、全てのmの合計は1以上であり、m1、m2およびm3は、それぞれ独立に1~3の整数を表す;
R2は、水素原子、-NO2、-CN、ハロゲン基、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、及び炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、アルキル基、又はアルキルオキシ基を表す;
Z1、Z2は単結合、-CO-、-CH2O-、-CH=N-、-CF2-を表す。
(A)成分は、上記光反応性側鎖を有する光反応性側鎖モノマーを重合することによって、場合によっては該光反応性側鎖モノマーと上記液晶性側鎖を有するモノマーとを共重合することによって、得ることができる。
光反応性側鎖モノマーとは、本明細書において、高分子を形成した場合に、高分子の側鎖部位に光反応性側鎖を有する高分子を形成することができるモノマーのことをいう。
側鎖が有する光反応性基としては下記の構造およびその誘導体が好ましい。
液晶性側鎖モノマーとは、本明細書において、該モノマー由来の高分子が液晶性を発現し、該高分子が側鎖部位にメソゲン基を形成することができるモノマーをいう。
側鎖が有するメソゲン基として、ビフェニルやフェニルベンゾエートなどの単独でメソゲン構造となる基であっても、安息香酸などのように側鎖同士が水素結合することでメソゲン構造となる基であってもよい。側鎖が有するメソゲン基としては下記の構造が好ましい。
具体的には、液晶性側鎖モノマーとして、例えば、下記式LCM-1~LCM-9(式中、nは1~6の整数を示し、Xは水素原子又はメチル基を示し、R4、R6及びR61~R63は各々独立に水素原子、炭素数1~3の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、もしくはニトロ基を示し、R5は水素原子、炭素数1~6の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す)で表される化合物を挙げることができるがこれらに限定されない。
その他のモノマーの具体例としては、不飽和カルボン酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等が挙げられる。
アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルアクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルアクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。
スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、及びN-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
また、ラジカル重合において有機溶媒中の酸素は重合反応を阻害する原因となるので、有機溶媒は可能な程度に脱気されたものを用いることが好ましい。
上述の反応により得られた生成物、即ち(A)成分を反応溶液から回収するには、反応溶液を貧溶媒に投入するのがよい。
沈殿に用いる貧溶媒として、メタノール、アセトン、ヘキサン、ヘプタン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、水等を挙げることができる。
貧溶媒に投入して沈殿させた重合体は、濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2回~10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の貧溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素等が挙げられ、これらの中から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
その他の成分として、用いる(A)成分及び(B)成分、並びに光反応性液晶組成物の用途などに依存するが、例えば、ヒンダートアミン類やヒンダートフェノール類などの酸化防止剤や1つ以上の末端に光重合または光架橋する基を有する重合性化合物などを挙げることができる。
重合性化合物の具体的な例として、以下に示す化合物(式中、Vは、単結合又は-R8O-、好ましくは-R8O-で表され、R8は炭素数1~10、好ましくは炭素数2~6の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。Wは、単結合又は-OR9-、好ましくは-OR9-で表され、R9は炭素数1~10、好ましくは炭素数2~6の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。V及びWは同一の構造でも異なっていてもよいが、同一であると合成が容易である。R7はHまたは炭素数1~4のアルキル基を示す)を挙げることができるがこれらに限定されない。
本願は、上記の光反応性液晶組成物によって得られる調光素子、及び該素子の製造方法も提供する。
本発明の素子は、上記の光反応性液晶組成物を有する液晶セルを有して形成される。
具体的には、本発明の素子は、次の工程により製造することができる。
[I] (A) (A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;を有する光反応性液晶組成物を、平行離間配置された2枚の透明基体間に形成される空間に充填して液晶セルを形成する工程;及び
[II] [I]で得られた液晶セルに、前記2枚の透明基体のいずれか一方から、偏光した紫外線を照射する工程;
を有することにより、本発明の素子、具体的には調光素子を形成することができ、具体的には、液晶セル内で(B)低分子液晶が所定の配向性を有する素子、具体的には調光素子が形成される。
液晶セルは、2枚の透明基体をある程度離間させて平行配置することにより空間を形成し、該空間に上述の光反応性組成物を充填して形成される。
基体は、例えば、ガラス;アクリルやポリカーボネート等のプラスチック等;を用いることができる。基体は、形成する素子に依存して、可撓性を有してもよい。
例えば、偏光紫外光を該液晶セルの法線方向から露光する場合、光反応性組成物中の(A)光反応性高分子液晶及び(B)低分子液晶の双方の分子長軸が基体面と水平な方向に配置させるのがよく、基体が有する膜はそのような膜であれば材料に限定されない。
また、(A)光反応性高分子液晶の分子長軸が、上述の基体面と水平な方向ではない場合には、該分子長軸の配置状態に合わせて、偏光紫外光の入射角を決めるのがよい。
偏光した紫外線は、形成する素子に依存するが、波長100nm~400nmの範囲の紫外線を使用することができる。好ましくは、使用する塗膜の種類によりフィルター等を介して最適な波長を選択する。そして、例えば、選択的に光架橋反応を誘起できるように、波長290nm~400nmの範囲の紫外線を選択して使用することができる。紫外線としては、例えば、高圧水銀灯から放射される光を用いることができる。
また、(B)低分子液晶は、(A)光反応性高分子液晶の配向性にしたがって、配向する。
これにより、(A)光反応性高分子液晶及び(B)低分子液晶は、偏光紫外線に応じて、配向性を有することとなる。
ここで、加熱は、(A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値(Tx)よりも50℃低い温度((Tx-50)℃)又はそれより高い温度、好ましくは65~150℃、より好ましくは70~120℃で行うのがよい。
例えば、i)偏光紫外線を液晶セルに露光すること;ii)上記温度範囲で液晶セルを加熱した状態で露光すること;iii)上記i)のような露光を行った後に上記温度範囲で加熱すること;又はiv)上記ii)の後にさらに上記温度範囲で加熱すること;により、(A)光反応性高分子液晶が配向性を有し、これにしたがって、(B)低分子液晶も配向性を有することとなる。このような工程を用いることにより、(B)低分子液晶が一軸に配向した調光素子を作成することができる。
下記式P6CBで表される光反応性高分子液晶5重量部を、下記式E7で表されるメルク社製の低分子液晶(E7)95重量部に添加した後、180℃で20分間攪拌し、光反応性液晶組成物を得た。
得られた液晶セルA1を80℃に加熱した状態で偏光された紫外線を露光することで、液晶の配向が制御された液晶セルB1を形成した。
なお、式P6CBで表される光反応性高分子液晶は、115℃以上で液晶性を発現した。
液晶セルB1作製後、低分子液晶の配向状態の確認のため図2に示す実験系において、液晶セルを回転させた時の透過光強度を測定した。また、偏光顕微鏡によっても、低分子液晶の配向状態を確認した。
図2に示す実験による測定結果を図3に、偏光顕微鏡による観察結果を表1に、それぞれ示す。
また、表1から、偏光顕微鏡の観察結果からも液晶セル中の液晶が一軸に配向していることが分かった。
さらに、該液晶セルB1に電圧を印可するとセル中の液晶が印可電圧の大きさに伴って駆動することも確認でき、液晶セルB1が調光素子として作動できることを確認した。
実施例1と同様に、液晶セルA1を作成した。該液晶セルA1に室温で偏光された紫外線を露光した後に、該液晶セルを80℃で30分間加熱して、液晶の配向が制御された液晶セルB2を形成した。
得られた液晶セルB2を、実施例1と同様に、低分子液晶の配向状態を、図2に示す実験及び偏光顕微鏡による観察を行った(表1)。
液晶セルB2の図2に示す実験による測定結果を図4に示す。図4から、液晶セルB2中の液晶は一軸に配向していることがわかった。また、偏光顕微鏡による観察からも、液晶セルB2中の液晶は一軸に配向していることがわかった(表1、図4)。
さらに、電圧印可による液晶の駆動も確認でき、液晶セルB2が調光素子として作動できることを確認した。
並行平板セルに封入する液晶組成物をE7のみとした以外は実施例1と同様に液晶セルCE1を作製し、該液晶セルCE1を実施例1と同様に偏光露光を行い、透過光強度を測定した。その結果、偏光露光と共に行う加熱の温度を変更したとしても透過光強度の角度依存性は見られなかった。また、偏光顕微鏡観察の結果、液晶の配向も確認できなかった。
実施例1と同様に、液晶セルA1を作成した。該液晶セルA1を30℃で加熱した状態で偏光された紫外線を露光し、液晶セルCE2を形成した。
得られた液晶セルCE2を、実施例1と同様に、低分子液晶の配向状態を、図2に示す実験及び偏光顕微鏡による観察を行った(表1、図3)。その結果、透過光強度の角度依存性は小さく、十分な液晶の一軸配向は確認できなかった。また、偏光顕微鏡観察の結果、液晶の配向も不十分であった。
実施例1と同様に、液晶セルA1を作成した。該液晶セルA1を50℃で加熱した状態で偏光された紫外線を露光し、液晶セルCE3を形成した。
得られた液晶セルCE3を、実施例1と同様に、低分子液晶の配向状態を、図2に示す実験及び偏光顕微鏡による観察を行った(表1、図3)。その結果、透過光強度の角度依存性は小さく、十分な液晶の一軸配向は確認できなかった。また、偏光顕微鏡観察の結果、液晶の配向も不十分であった。
実施例1と同様に、液晶セルA1を作成した。該液晶セルA1に室温で偏光された紫外線を露光した後に、該液晶セルを30℃で30分間加熱して、液晶セルCE4を形成した。
得られた液晶セルCE4を、実施例1と同様に、低分子液晶の配向状態を、図2に示す実験及び偏光顕微鏡による観察を行った(表1、図4)。その結果、透過光強度の角度依存性は小さく、十分な液晶の一軸配向は確認できなかった。また、偏光顕微鏡観察の結果、液晶の配向も不十分であった。
実施例1と同様に、液晶セルA1を作成した。該液晶セルA1に室温で偏光された紫外線を露光した後に、該液晶セルを50℃で30分間加熱して、液晶セルCE5を形成した。
得られた液晶セルCE5を、実施例1と同様に、低分子液晶の配向状態を、図2に示す実験及び偏光顕微鏡による観察を行った(表1、図4)。その結果、透過光強度の角度依存性は小さく、十分な液晶の一軸配向は確認できなかった。また、偏光顕微鏡観察の結果、液晶の配向も不十分であった。
Claims (23)
- (A) (A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;を有する光反応性液晶組成物であって、
(A)光反応性高分子液晶と(B)低分子液晶との重量比((A)光反応性高分子液晶:(B)低分子液晶)が、3:97~20:80である、上記光反応性液晶組成物。 - (A) (A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;を有する光反応性液晶組成物であって、
前記組成物を偏光紫外線に露光し、且つ前記(A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値より50℃低い温度以上に前記組成物を加熱することにより、前記(B)低分子液晶が所定の配向性を有する、上記光反応性液晶組成物。 - 前記組成物を偏光紫外線に露光し、且つ前記(A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値より50℃低い温度以上に前記組成物を加熱することにより、前記(B)低分子液晶が所定の配向性を有する請求項1記載の組成物。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、(A-1)光架橋反応を生じる光反応性側鎖を有する、請求項1~3のいずれかに記載の組成物。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(1)~(6)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(7)~(10)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(11)~(13)
(式中、Aは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表し、m1は1~3の整数を表す;
Rは、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数1~6のアルコキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(14)又は(15)
(式中、Aはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(20)(式中、Aは、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)で表される光反応性側鎖を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の光反応性液晶組成物を有する液晶セルを有して形成される調光素子。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の光反応性液晶組成物を有する液晶セルを有して形成される調光素子であって、前記液晶セル内で(B)低分子液晶が所定の配向性を有する、上記調光素子。
- [I] (A) (A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子液晶;及び(B)低分子液晶;を有する光反応性液晶組成物を、平行離間配置された2枚の透明基体間に形成される空間に充填して液晶セルを形成する工程;
[II] [I]で得られた液晶セルに、前記2枚の透明基体のいずれか一方から、偏光した紫外線を照射する工程;
[III] 前記(A)光反応性高分子液晶が液晶性を発現する温度範囲の下限値より50℃低い温度以上に液晶セルを加熱する工程;
を有することにより、液晶セル内で(B)低分子液晶が所定の配向性を有する調光素子が形成される、調光素子の製造方法。 - 前記[III]工程を前記[II]工程中に行う請求項13記載の方法。
- 前記[III]工程を前記[II]工程後に行う請求項13又は14記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶と前記(B)低分子液晶との重量比((A)光反応性高分子液晶:(B)低分子液晶)が、3:97~20:80である請求項13~15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、(A-1)光架橋反応を生じる光反応性側鎖を有する、請求項13~16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(1)~(6)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する請求項13~17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(7)~(10)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す;
Y2は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はY1と同じ定義を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する請求項13~18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(11)~(13)
(式中、Aは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表し、m1は1~3の整数を表す;
Rは、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数1~6のアルコキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する請求項13~18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(14)又は(15)
(式中、Aはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有する請求項13~18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(A)光反応性高分子液晶が、下記式(20)(式中、Aは、単結合、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Y1は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR0(式中、R0は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)で表される光反応性側鎖を有する請求項13~18のいずれか1項に記載の方法。
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